XXIII Konkurs Chemiczny dla Uczniów Szkół Ponadgimnazjalnych. Etap II. Poznań, Zadanie 1. Zadanie 2. Zadanie 3

Transkrypt

1 XXIII Konkurs Chemiczny dla Uczniów Szkół Ponadgimnazjalnych Etap II Zadanie 1 Poniżej zaprezentowano schemat reakcji, którym ulegają związki manganu. Wszystkie reakcje (poza prażeniem) zachodzą w środowisku wodnym. 1. Zidentyfikuj związki A-H wiedząc, że wszystkie zawierają mangan. Związek E zawiera 30,4% tlenu. Podaj ich wzory sumaryczne i nazwy. 2. Zapisz równania reakcji zawartych na powyższym schemacie. 3. Jaką barwę mają związki A, C, F i H? 4. Niektóre ze związków A-H występują w przyrodzie w postaci minerałów. Podaj jeden przykład oznaczenie literowe związku i nazwę odpowiadającego mu minerału. 5. Podaj dowolne zastosowania substancji C i H. Zadanie 2 Superfosfat jest nawozem sztucznym, który otrzymuje się w wyniku reakcji apatytu (Ca 5 (P 4 ) 3 F) z kwasem siarkowym(vi) i usunięciu z mieszaniny reakcyjnej wody oraz fluorowodoru. Końcowy produkt składa się z diwodorofosforanu(v) wapnia i siarczanu(vi) wapnia. blicz procentową zawartość fosforu w superfosfacie wiedząc, że produkt uzyskany po suszeniu zawiera 2% zanieczyszczeń. Zapisz równanie zachodzącej reakcji. Zadanie 3 Klatraty metanu są krystaliczną substancją wyglądem przypominającą lód, a w dotyku styropian, zbudowaną z wody i metanu. Powstają one poprzez wytworzenie przestrzennych struktur (klatek) pomiędzy cząsteczkami wody, w których to strukturach uwięzione są cząsteczki metanu. Struktury te stabilizowane są przez sieć wiązań wodorowych pomiędzy budującymi je cząsteczkami wody i są trwałe w warunkach wysokiego ciśnienia i niskiej temperatury. W warunkach normalnych ulegają powolnemu rozpadowi z uwolnieniem gazowego metanu. Złoża metanu zamkniętego w klatratach występują najczęściej w głębiach oceanów, a ich szacunkowa wielkość zawiera się w przedziale 2-10 bilionów ton. W celu oznaczenia zawartości wody i metanu w klatracie odmierzono 1 g badanego materiału, umieszczono w bombie kalorymetrycznej i spalono wydzielony metan stwierdzając, że wydzieliło się 7,3343 kj ciepła. blicz zawartość procentową wody i metanu w badanym klatracie wiedząc, że entalpie tworzenia metanu, wody i C 2 wynoszą odpowiednio -74,9, -286,4 oraz -393,77 kj/mol. Zaproponuj wzór empiryczny klatratu metanu. 1

2 Zadanie 4 W laboratorium potrzebny jest 0,1 M roztwór octanu sodu (d = 1 g cm -3 ). Jak przygotujesz 1 dm 3 tego roztworu, mając do dyspozycji 20% roztwór NaH (d = 1,2 g cm -3 ), roztwór kwasu octowego o ph = 2,1 (pka = 4,76; d = 1,05 g cm -3 ) i wodę? Zadanie 5 Podczas przechowywania tlenku wapnia w nieszczelnym opakowaniu pochłania on z powietrza wodę i dwutlenek węgla. W celu ustalenia składu substancji znajdującej się w słoiku opisanym jako tlenek wapnia przeprowadzono następujące doświadczenia: 1. 1,0000 g badanego proszku rozpuszczono w rozcieńczonym kwasie solnym i dodano nadmiar roztworu kwasu szczawiowego (kwasu etanodiowego). Wytrącony osad szczawianu wapnia odsączono i wysuszono, uzyskując 2,0015 g soli. 2. 1,0000 g badanej substancji umieszczono w tyglu i prażono w temperaturze 1000 C do stałej masy, uzyskując pozostałość ważącą 0,8757 g. 3. W wyniku reakcji 1,0000 g badanego materiału z nadmiarem kwasu solnego otrzymano 44,8 ml gazu (warunki normalne; zaniedbaj rozpuszczalność powstającego gazu w wodzie). blicz skład procentowy badanej mieszaniny. Podaj po jednym przykładzie zastosowań każdego z jej składników. Zapisz równania reakcji o których mowa w zadaniu. Zadane 6 H CH 3 H H H 3 C H H H H H Neohesperydyna jest glikozydem występującym w owocach cytrusów, między innymi grapefruitów i pomarańcz. Stanowi ona ważny substrat do syntezy substancji słodzącej o symbolu NHDC, którą uzyskuje się podczas katalitycznego uwodornienia neohesperydyny w środowisku silnie zasadowym. 1. Zaproponuj wzór strukturalny NHDC wiedząc, że: a. masa molowa tego związku wynosi 612 g mol -1 ; b. 1 g NHDC reaguje z 49 cm 3 wodnego roztworu KH o stężeniu 0,1 M, natomiast po zakwaszeniu tak uzyskanej mieszaniny uzyskujemy ponownie NHDC; c. w cząsteczce NHDC znajduje się 10 asymetrycznych atomów węgla; d. w wyniku zasadowej hydrolizy NHDC uzyskuje się takie same cukry, jak podczas hydrolizy neohesperydyny. 2. Narysuj łańcuchowe wzory Fischera monosacharydów powstałych w wyniku hydrolizy neohesperydyny. Podaj nazwę jednego z nich. 3. Podaj przykład jednej syntetycznej substancji słodzącej, innej niż NHDC. 2

3 Punktacja: Zadanie 1 Zadanie 2 Zadanie 3 Zadanie 4 Zadanie 5 Zadanie Łącznie 142 Czas trwania zawodów: 180 min. UWAGA: Masy atomowe należy zaokrąglać do pierwszego miejsca po przecinku! 3

4 4 H 1,008 He 4,003 Li 6,941 Be 9,012 B 10,811 C 12,011 N 14,067 15,999 F 18,998 Ne 20,180 Na 22,990 Mg 24,305 Al 26,982 Si 28,086 P 30,974 S 32,066 Cl 35,453 Ar 39,948 K 39,098 Ca 40,078 Sc 44,956 Ti 47,867 V 50,941 Cr 51,996 Mn 54,938 Fe 55,845 Co 58,933 Ni 58,693 Cu 63,546 Zn 65,39 Ga 69,723 Ge 72,61 As 74,922 Se 78,96 Br 79,904 Kr 83,80 Rb 85,468 Sr 87,62 Y 88,906 Zr 91,224 Nb 92,906 Mo 95,94 Tc 98,906 Ru 101,07 Rh 102,905 Pd 106,42 Ag 107,868 Cd 112,411 In 114,818 Sn 118,710 Sb 121,760 Te 127,60 I 126,904 Xe 131,29 Cs 132,905 Ba 137,327 La 138,906 Hf 178,49 Ta 180,948 W 183,84 Re 186,207 s 190,23 Ir 192,217 Pt 195,078 Au 196,967 Hg 200,59 Tl 204,383 Pb 207,2 Bi 208,980 Po 208,982 At 209,987 Rn 222,018 Fr 223,020 Ra 226,025 Ac 227,028 Lantanowce Ce 140,116 Pr 140,908 Nd 144,24 Pm 146,915 Sm 150,36 Eu 151,964 Gd 157,25 Tb 158,925 Dy 162,50 Ho 164,930 Er 167,26 Tm 168,934 Yb 173,04 Lu 174,967 Aktynowce Th 232,038 Pa 231,036 U 238,029 Np 237,048 Pu 244,064 Am 243,061 Cm 247,070 Bk 247,070 Cf 251,080 Es 252,083 Fm 257,095 Md 258,098 No 259,101 Lr 260,105

5 TABELA RZPUSZCZALNŚCI Na + K + + NH N 2 N 3 Cl - Br - I - F - CN - SCN - S 2- CH 3 C - H C 3 (C) S 4 Cr 4 P Fe(CN) 6 Fe(CN) 6 Mg 2+ C B B B A Ca 2+ D A B C A A B C Ba 2+ D A B B D C B A Al 3+ H A H H H B H C Cr 3+ H H H H B H A B C Zn 2+ B C B B B B B B Mn 2+ B B B B A B D B Co 2+ B C B B B B B D D Fe 2+ B B B B B B D D Fe 3+ H B B H B H B C D Ag + A D D D B B C A B B B A C B D D Pb 2+ A C C B B A C B B B B B B A B Hg 2 2+ A D D D B B C A B B B A B B Hg 2+ A A D D B B B C B D Cu 2+ B B B C B B B B D Bi 3+ H H H B C H B H B H B C D D Cd 2+ B A C B B B B B B B Sn 2+ H B B B B B B B D D A trudno rozpuszczalny w wodzie B nierozpuszczalny w wodzie, rozpuszczalny w kwasach organicznych i nieorganicznych C nierozpuszczalny w wodzie i kwasach organicznych, rozpuszczalny w kwasach nieorganicznych D nierozpuszczalny w wodzie i kwasach H związek ulega hydrolizie brak oznaczenia oznacza dobrą rozpuszczalność 5